EP0102401A1

EP0102401A1 - Verfahren zur Vorbeugung von Steinablagerung in Wassersystemen

Info

Publication number: EP0102401A1
Application number: EP82107896A
Authority: EP
Inventors: Claus Fabricius
Original assignee: Guldager Electrolyse International & Cie; Guldager Electrolyse AS
Current assignee: Guldager Electrolyse International & Cie; Guldager Electrolyse AS
Priority date: 1982-08-27
Filing date: 1982-08-27
Publication date: 1984-03-14
Also published as: ATE28439T1; EP0102401B1; DE3276805D1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Vorbeugung von Steinablagerung in Wassersystemen erfolgt ein Schutz gegen Korrosion durch Elektrolyse oder durch Zugabe eines Inhibitors wie zum Beispiel Phosphat und/oder Silikat. Dem Wassersystem wird CO₂ in passenden Konzentrationen und Zeitabständen zugesetzt. Hierdurch wird das Problem der Steinablagerung ohne Verringerung der Wasserqualität auf leichte und preisgünstige Weise gelöst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbeugung von Steinablagerung in Wassersystemen, die durch Elektrolyse oder durch Zugabe eines Inhibitors wie beispielsweise Phosphat oder Silikat gegen Korrosion geschützt werden.
Die Wasserqualität ist bestimmend dafür, ob ein Wasser steinbildend oder korrosiv ist. Falls das Wasser infolge seiner chemischen Zusammensetzung steinbildend ist, wird sich diese Tendenz bei höherer Temperatur vergrößern, und es werden sich im Verlauf von kürzerer oder längerer Zeit so große Mengen absetzen, daß der Durchfluß in einem Rohrsystem blockiert wird.
Es gibt heute mehrere Verfahren zur Vorbeugung des Problems sowie zur Behebung eines bereits entstandenen.
Eine Lösung besteht darin, die Härte des Wassers mit Hilfe einer Wasserenthärtungsanlage zu entfernen, wodurch ein Basenaustausch mit Hilfe von Natriumchlorid durchgeführt wird, so daß Kalziumhydrogenkarbonat in Natriumhydrogenkarbonat umgeändert wird, das nicht temperaturbedingt ausgefällt wird. Dieser Basenaustausch löst das Steinproblem, ändert aber die Wasserqualität entscheidend. Das Wasser wird sehr korrosiv, und es ist in der Praxis deshalb notwendig, besondere Maßnahmen zum Schutze von sowohl Behälter als auch Rohrinstallation zu ergreifen. Ein weiterer Nachteil dieses Systems ist, daß das enthärtete Wasser nicht mehr als gewöhnliches Trinkwasser geeignet ist, sondern.technisches Wasser ist, das nur in z.B. Wäschereien verwendet werden kann.
Wenn der Schaden geschehen ist, wird das Problem durch Vornahme einer Aussäuerung beseitigt, wobei Säure in passender Menge und Konzentration durch das Rohrsystem gepumpt wird. Dadurch ergeben sich aber wesentliche Probleme, weil die eingesetzten Säuren u.U. die Metalle beeinträchtigen können, und erfahrungsgemäß tritt während langer Perioden nach der Aussäuerung mißfarbiges Wasser auf, so wie es auch während des _Aussäuerungsvor- gangs selbst erforderlich ist, wesentliche Maßnahmen zur Vorbeugung von Unfällen zu treffen, was eine Totalaussäuerung sehr aufwendig macht.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, das das Problem der Steinablagerung ohne Verringerung der Wasserqualität auf eine leichte und preisgünstige Weise löst.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß dem Wassersystem CO₂ in passenden Konzentrationen und Perioden zugegeben wird.
Es liegt an und für sich nichts Überraschendes darin, daß man durch Dosierung von C0₂ in der Lage ist, Kalkstein zu lösen, aber in der Praxis ist dies nicht ohne weiteres möglich, weil die Steinablagerung im System niemals gleichmäßig verteilt ist, und daß man deshalb nichts über die Verteilung des Steinbelags und der freien Metallflächen wissen kann. Die freien Metallflächen in Wassersystemen werden normalerweise angefressen, besonders dann, wenn ein Überschuß an CO₂ ständig den Aufbau einer Kalkschutzschicht verhindert. Durch die Kombination von Kohlensäuredosierung und Korrosionsschutz treten diese Probleme nicht auf, weil die Schutzschichtbildung in demselben Moment einsetzt, wo freie Metallionen an den Metallflächen der Brauchwasseranlage auftreten, und es hat sich erfahrungsgemäß sogar herausgestellt, daß C0₂ und O₂ den Aufbau einer wirksamen Schutzschicht begünstigen können.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden, die schematisch ein Wassersystem zeigt, auf das das Verfahren gemäß der Erfindung Anwendung findet.
Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für ein Wassersystem mit einem Wasserbehälter 1, in dem eine Elektrolyseanlage 2 montiert ist. Die Funktion dieser Anlage ist in erster Linie, Korrosion zu verhindern. An Stelle der Elektrolyseanlage kann man zum Korrosionsschutz des Wassersystems Inhibitoren, z.B. Phosphat oder Silikat, aus einer Dosieranlage 3 zugeben. Die Elektrolyse- oder Dosieranlage kann aus einer oder mehreren Meßzellen 4 gesteuert werden. Die Aluminiumanoden der Anlage lösen sich, und der anodisch gebildete Salz lagert sich an Metallflächen in einem nachgeschalteten Rorhsystem 5 ab. Der Behälter selbst funktioniert als Katode und bedingt dadurch setzt sich Kalk in einer amorphen Verbindung ab, selbstverständlich auch in Abhängigkeit von der Temperatur, auf die das Wasser erwärmt wird, und da keine entsprechende Bindung von Kohlensäure erfolgt, wird das elektrolyseaufbereitete Wasser einen geringfügigen Überschuß an CO₂ aufweisen, das im Rohrsystem 5 kalkaggressiv ist.
Da der Überschuß an CO₂ bei diesem Verfahren an sich sehr gering ist, wird eine durch die Elektrolyseanlage bedingte Zersetzung der Steinablagerung so langsam vor sich gehen, daß man bei einer Anlage mit Wasserversorgungsproblemen wegen Steinablagerungen nicht auf die langsame Funktion der Elektrolyseanlage warten kann. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird deshalb weiteres CO₂ zugesetzte
Die Dosierung kann z.B. durch Anschluß einer Druckflasche 6 mit CO₂ erfolgen, und die Zugabe kann sowohl am Eintritt des Behälters 1 am Behälter selbst oder am Behälteraustritt erfolgen, je nach den gegebenen Umständen und dem Zweck der Zugabe.
Die Dosierung von CO₂ kann eine vorübergehende Maßnahme zur Lösung eines akuten Problems sein, aber es gibt auch Warmwassersysteme, bei denen der Härtegrad des Eintrittswassers so hoch ist, und die Behandlungsmöglichkeiten in dem vorhandenen Behälter so ungünstig sind, daß die elektrolytische Aufbereitung in dieser Hinsicht nicht mehr ausreicht. Dies ist häufig auch der Fall bei gewissen industriellen Anlagen, bei denen die Temperatur 90°_C übersteigt. Es wird bei solchen Anlagen zweckmäßig sein, eine konstant geringe Dosierung zu haben, die nicht nur für die Vorbeugung von Kalkabsetzung im Rohrsystem von Bedeutung sein wird, sondern auch für eine vorteilhafte Verringerung der Kalkabsetzung an der Heizfläche im Behälter.
Das Kalk-Kohlensäuregleichgewicht, vgl. z.B. die Tillmannsche Kurve, zielt darauf ab, daß sich das Verhältnis zwischen Kalk und Kohlensäure in einem Gleichgewichtszustand befindet, der durch den Härtegrad und die Temperatur bedingt ist. Um so mehr Karbonat das Wasser enthält, um so mehr Kohlensäure muß das Wasser ebenfalls enthalten, damit keine Absetzung von Kalk stattfindet. Als Beispiel sei erwähnt, daß Wasser mit einer Karbonathärte von 10° tH (entsprechend einer Alkalität von 3,57) bei einer Temperatur von 10°C neben der im Karbonat gebundenen Kohlensäure von 78,5 mg 9,77 mg CO₂ als Gleichgewichtsstabilisator zu enthalten hat. Bei einer Verdoppelung des Karbonatgehaltes (Alkalität 7,14) müssen zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts neben natürlich gebuhdenerKohlensäure von 157 mg bei derselben Temperatur 78 mg CO₂ vorhanden sein, und Temperaturerhöhungen bedeuten, daß die Mengen von notwendigem CO₂ zur Vorbeugung des Absetzens noch größer werden. Es sind relativ große Mengen Kohlensäure zu dosiesen, bevor die Gleichgewichtsmenge überschritten wird, so daß das Wasser steinlösend wird, und da das Gleichgewicht temperaturabhängig ist, wird es sich bei einigen Anlagen rentieren können, die Temperatur während verbrauchsmäßig stiller Perioden zu senken, so daß man dadurch den Kohlensäureüberschuß vergrößern kann. Die CO₂-Dosiermenge wird deshalb in Abhängigkeit von den vorgenannten Umständen von 10 mg je Liter Wasser bis mehr als 1000 mg variieren können.
Die Wirkung der Dosierung kann wie bereits erwähnt einen wesentlichen positiven Einfluß auf die Schutzschichtbildung in einem nachgeschalteten Rohrsystem haben, hat aber auch einen verbesserten Effekt auf die Elektrolyseanlage, weil der niedrigere pH-Wert sicherstellt, daß sich beispielsweise Aluminiumhydroxidhydrat im Wasser viel besser gelöst hält, so daß keine Tendenz zu unerwünschten Absetzvorgängen sowohl im Behälter als auch in Teilen des Rohrsystems, wo die Wassergeschwindigkeit wegen Konstruktionsverhältnisse zu gering sein kann, bestehen wird. Und in allen Fällen wird eine Dosierung von Kohlensäure - ganz gleich ob diese dem Warm- oder Kaltwassersystem zugeführt wird - von einem Verbrauchergesichtspunkt aus gesehen die Wasserqualität verbessern, und die Kombination mit Elektrolyse schützt die Installationen gegen sowohl Steinbildung als Korrosion.
In Fällen, in denen keine-Elektrolyseanlage verwendet wird, liegt es sinngemäß immer noch im Rahmen der Erfindung, C0₂ in passenden Konzentrationen dosieren zu können, um bei der Erwärmung von Wasser ein Kalk-Kohlensäuregleichgewicht festzuhalten, aber wo man statt dessen einen gebräuchlichen Inhibitor wie Phosphat einsetzt, wenn eine Herabsetzung des pH-Wertes durch CO₂ nicht in wesentlichem Grade die inhibitorische Wirkung des Phosphats beeinträchtigt.
Besser geeignet ist jedoch eine Kombination aus NatriumSilikat-Dosierung und CO₂-Dosierung, weil man dadurch das Absetzen des Silikats begünstigt aber infolge der Kohlensäure auch weiterhin den Kalk im Wasser echt gelöst hält.
Bei allen Verfahren wird es wie erwähnt zweckdienlich sein, galvanische Meßzellen 4 an meßtechnisch korrekten Stellen im Behälter und/oder Rohrsystem vorzusehen, wobei diese durch einen meßbaren Potentialunterschied bei der Inbetriebnahme der Anlage funktionieren, der aber infolge einer gewünschten Schutzschichtbildung total herabgesetzt wird, wonach man allein CO₂ und die sonstigen, erwähnten Inhibitoren je nach Bedarf dosieren kann.

Claims

Verfahren zur Vorbeugung von Steinablagerung in Wassersystemen, die durch Elektrolyse oder durch Zugabe eines Inhibitors wie zum Beispiel Phosphat und/oder Silikat gegen Korrosion geschützt werden, dadurch gekenn-zeichnet, daß dem Wassersystem CO₂ in passenden Konzentrationen und Zeitabständen zugesetzt wird.